国产处理器监听广播协议部件的优化和验证

发布时间：2025-03-15 03:00

　　多核多处理器技术的诞生使得处理器在更短的时间周期内执行更多的任务,极大地提高了处理器的性能,而Cache一致性是实现多核多处理器的关键技术。Cache一致性决定着处理器的正确性和性能,在国内外受到企业和研究所的广泛关注。缓存一致性协议——MESIF协议最早由Intel研究院提出。一致性协议在硬件上根据监听请求的发出者不同,将实现方式分为源方监听和目录监听。根据回写主存的策略的不同可以分为写穿透和回写。根据写数据更新其他处理器Cache的方式,协议可以分为写更新和写置无效。本文对上述几种方式进行了分析和对比。本文分析了某国产服务器处理器对MESIF协议的实现方式,对处理器中一致性处理模块(CPM,Coherent Processing Module)进行了验证。使用SystemVerilog语言搭建了源方监听协议的四路处理器直连模型,对CPM进行各种场景的测试,查找设计瓶颈,提出优化方案,优化芯片性能。仿真结果表明优先级轮转的设计方式提高了处理器处理冲突事务的公平性;通过增加流水线的方式有效提高了事务的吞吐率;通过扩大接收数据缓冲的容量,避免了协议死锁的发生。本文的具体工作和优化点体现在:...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 Cache一致性协议
        1.2.2 一致性协议的验证方法
    1.3 论文研究内容
    1.4 论文组织结构
第二章 MESIF协议的介绍
    2.1 MESIF协议状态的迁移
    2.2 一致性协议的实现方式
        2.2.2 写穿透和写回
        2.2.3 写更新和写置无效
    2.3 本章小结
第三章 MESIF协议在国产服务器处理器中的实现
    3.1 处理器间一致性实现原理
        3.1.1 片间请求的几种类型
        3.1.2 一致性流程简述
    3.2 片间一致性处理部件CPM
        3.2.1 Tracker和冲突列表
        3.2.2 IMT条目和数据Buffer
        3.2.3 流水线
    3.3 本章小结
第四章 CPM验证环境搭建
    4.0 CPM的验证需求
    4.1 验证环境的总体结构
        4.1.1 Cache代理的设计
        4.1.2 其他结构的设计
    4.2 验证环境的关键设计
    4.3 基于覆盖率导向的验证
        4.3.1 代码覆盖率
        4.3.2 功能覆盖率和验证内容
    4.4 验证平台对一致性的验证
    4.5 本章小结
第五章 验证指导的CPM优化
    5.1 冲突列表公平性的优化
        5.1.1 实验方法
        5.1.2 实验结果和分析
    5.2 吞吐率的优化
        5.2.1 实验方法
        5.2.2 实验结果和分析
    5.3 防死锁机制的设计
        5.3.1 死锁问题的预测和发现
        5.3.2 防死锁模块设计和验证
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：4035052